基于B樣条小波的心电信号特征波形提取.docVIP

基于B样条小波的QRS特征波形提取 尚宇，雷莎莎，刘斌 （西安工业大学 电子信息工程学院，西安 710032） 摘要：为了解决心电信号中偶然出现的倒置的R波和忽高忽低的R波错检漏检问题，本文选取检测效果较好的双正交B样条小波滤波器组，利用Mallat算法对信号进行快速变换，分析了李氏指数与模极大值之间，信号奇异点与零点之间的对应关系，对心电信号QRS特征波形进行提取，并对R波的检测进行了错检漏检补偿策略，用MIT-BIH心率失常数据库的心电信号进行MTALB仿真试验，结果表明：其QRS波检测准确率较高，能够满足检测效果要求。 关键词：双正交B样条小波；心电信号；奇异点；QRS波提取 中图号：TP312 R331.38 文献标志码：A QRS Characteristics Waveform Extraction Based on B-spline wavelet SHANG yu, LEI Sha-sha，L Bin (School of Electronic Information Engineering, Xi’an Technological University, Xi’an 710032,China) In order to solve the problem which is the negative R wave and high-low R waves in the ECG signals are not accurately detected, signal is made rapid transformation through Biorthogonal B-spline wavelet filter bank using Mallat algorithm in the paper, the relationships which are between Lipschitz index and modulus maxima and between signal singularity points and zero points are also analyzed. ECG signal of QRS characteristics wave were extracted, and wrong detection and leak detection compensation strategy which can detect negative R waves and low-high R waves is used for R wave detection, the experiment is made using ECG signals from the MIT - BIH arrhythmia database, and the results show that: the QRS wave detection accuracy is higher and can meet the detection demand. 临床医学上，心电图能反映人的心脏各部位的病理状况，对确诊具有重要的意义。国内外专家学者关于心电图特征波形提取方法的研究已经进行了很多年，有单一的时域分析方法和单一的频域分析方法，但这两种方法都不能同时具备时域和频域的分辨能力，小波变换被誉为分析信号的显微镜，具有时间、频率上突出信号局部特征的能力。心电信号中的P、Q、R、S和T是函数和的卷积，即: (1) 根据傅里叶变换的性质得到： (2) 若将函数看作是信号，看作是小波的滤波器，那么信号的导数与滤波器的卷积结果可以看作是滤波器的导数与信号的卷积。因此，小波变换的突变点和极值点与信号的突变点和极值点具有对应关系。即如果信号通过一次微分小波变换，则信号突变点对应小波系数的过零点，而如果是通过二次微分小波变换，则突变点对应小波系数的极值点。因此，利用小波变换可以检测突变信号。 2小波基的选取 不同的小波基具有不同的时频特征，用不同的小波基分析同一个问题会产生不同的结果。选择适合检测心电信号的小波基，能快速而精确地检测出心电信号的特征点。在众多心电信号奇异点检测的小波变换研究中，Mexican_hat小波和样条小波对R波的探测效果较好，但是Mexican_hat小波不是正交小波，编程复杂，实时性也不是很好，因此文章采用二次B样条小波为小波基，它是一次微分小波，具有对称性、正交性，使用Mallat算法，即采用与小波变换相关联的滤波器组，进行二进离散